鯊魚(yú)皮泳衣為什么被禁？游泳時(shí)會(huì)受到哪些阻力？

奧運(yùn)會(huì)游泳比賽正在如火如荼地進(jìn)行，中國(guó)游泳隊(duì)也取得了非常不錯(cuò)的成績(jī)。繼7月29日女子4x200米自由泳接力項(xiàng)目獲得金牌后，張雨霏在同一天的女子200米蝶泳中以打破奧運(yùn)紀(jì)錄的成績(jī)?cè)倌媒鹋疲⊥繇橅斪毫?，?0日的男子200米個(gè)人混合泳比賽中打破亞洲紀(jì)錄，勇奪金牌！祝賀各位游泳健兒的同時(shí)，我也想到一個(gè)問(wèn)題，以前有許多運(yùn)動(dòng)員身著鯊魚(yú)皮游泳衣，現(xiàn)在卻被禁止使用了，這是怎么回事呢？

（鯊魚(yú)皮泳衣）

一、鯊魚(yú)皮泳衣

鯊魚(yú)皮泳衣并不是真的用鯊魚(yú)的皮做的泳衣，而是一種仿生學(xué)設(shè)計(jì)。研究人員發(fā)現(xiàn)：鯊魚(yú)的皮膚并不是光滑的，而是由許多鱗片構(gòu)成一幅類(lèi)似鎖子甲的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠讓水高效通過(guò)，減少水的阻力。

（鯊魚(yú)的皮膚）

澳大利亞的一家公司效仿鯊魚(yú)做了一種快速游泳衣，它使用聚亞安酯材料制作，不光可以有效減少阻力，而且因?yàn)椴煌杆梢栽黾雍艽蟮母×?，這種泳衣就被人稱為鯊魚(yú)皮。

2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)游泳比賽中，澳大利亞選手伊恩·索普身著覆蓋全身的新型泳衣，一舉打破三項(xiàng)世界記錄，拿下三金兩銀，鯊魚(yú)皮泳衣由此名震天下。

（伊恩·索普）

2008年北京奧運(yùn)會(huì)上，美國(guó)傳奇運(yùn)動(dòng)員菲爾普斯在第四代鯊魚(yú)皮泳衣的助力下，一人狂攬8枚金牌，把鯊魚(yú)皮泳衣推上巔峰。

（菲爾普斯）

與此同時(shí)，反對(duì)鯊魚(yú)皮的呼聲越來(lái)越高，因?yàn)樵邗忯~(yú)皮的加持下，游泳變成了一項(xiàng)科技競(jìng)賽，而且一套鯊魚(yú)皮泳衣價(jià)格不菲，卻只能用幾次。2008年底，15個(gè)國(guó)家的游泳隊(duì)教練集體上書(shū)要求禁止鯊魚(yú)皮參賽，國(guó)際泳聯(lián)最終接受了這個(gè)建議，并從2010年起執(zhí)行。

二、游泳時(shí)的阻力

那么，人在水中會(huì)受到哪些阻力呢？大體分為三種：摩擦阻力、壓差阻力、波浪阻力。

第一種是摩擦阻力，是人體在水中向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自水和身體表面之間的摩擦力。大約占總阻力的5%。游泳時(shí)的摩擦阻力的大小與運(yùn)動(dòng)速度、與水接觸的身體表面的粗糙程度有關(guān)。鯊魚(yú)皮就是用來(lái)減少摩擦阻力的。而且，現(xiàn)在國(guó)際泳聯(lián)開(kāi)始推廣3米深的水池，比起以前2米深的水池更有助于減少由于水和池底粘滯產(chǎn)生的摩擦阻力。

（摩擦阻力）

第二種是壓差阻力，是由于人前后的壓強(qiáng)差所引起的阻力，大約占阻力的40%。比如我們用手掌推開(kāi)水，迎水面壓力大，背面失去原有壓力成為負(fù)壓，周?chē)乃畷?huì)補(bǔ)充過(guò)來(lái)，這個(gè)過(guò)程中會(huì)形成渦流。

（壓差阻力）

再根據(jù)伯努利原理，背面水流速度快，壓強(qiáng)就會(huì)變小，于是整體就會(huì)受到向后的壓力差。

運(yùn)動(dòng)員的身體姿勢(shì)是壓差阻力很重要的影響因素，運(yùn)動(dòng)員讓身體平臥伸展、保持流線型的姿勢(shì)，減小迎水面積等方法，可以減小壓差阻力。

（流線型可減小壓差阻力）

第三種是波浪阻力，大約占總阻力的一半以上。在游泳時(shí)，人會(huì)在水和空氣之間來(lái)回運(yùn)動(dòng)。一部分水被運(yùn)動(dòng)員的身體推動(dòng)高出水面，形成波峰，又因?yàn)橹亓Φ淖饔寐浠厮?，形成波谷，連續(xù)地起伏就形成了波浪。波浪的能量也來(lái)源于運(yùn)動(dòng)員，會(huì)消耗運(yùn)動(dòng)員的體能，這就是波浪阻力，波浪阻力是游泳時(shí)最主要的阻力。

（波浪阻力）

研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)做出各種動(dòng)作時(shí)，身體在水下可以有效減少波浪，甚至有運(yùn)動(dòng)員喜歡水下蝶腿的游泳方式。

（水下動(dòng)作可減少波浪）

（蝶泳腿）

而且，現(xiàn)在的泳池中安排了順暢的排水系統(tǒng)，生成的波浪可以迅速消散，讓運(yùn)動(dòng)員更加行云流水；同時(shí)，為了防止一個(gè)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生的水波干擾別的隊(duì)員，分道線都是利用塑料小葉輪串接而成，這樣水波在向鄰道傳遞時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)這些葉輪旋轉(zhuǎn)，吸收大部分能量。

（亞運(yùn)會(huì)比賽分道線）

（葉輪旋轉(zhuǎn)吸收大部分能量）

但是，水的阻力并不是都是阻礙運(yùn)動(dòng)員的。運(yùn)動(dòng)員要在水中前進(jìn)，就要向后推水，依靠水的反作用力前近。從這一點(diǎn)上說(shuō)，水的阻力也是運(yùn)動(dòng)員前近的動(dòng)力，如果渾身涂滿油脂，可能反而沒(méi)辦法游泳了呢。游泳是一門(mén)運(yùn)動(dòng)，也蘊(yùn)藏了很多科學(xué)知識(shí)。

文章原創(chuàng)自：李永樂(lè)老師微信公眾號(hào)